活性炭喷射方式控制燃煤烟气汞排放的CFD数值模拟

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燃煤是造成汞对大气污染的一个重要来源,其造成的汞污染对生态环境具有极大的危害。吸附剂喷射法是目前对烟气汞脱除的有效手段之一。活性炭吸附剂是较为廉价高效的吸附剂,但是人们对活性炭吸附汞的机理研究还是比较薄弱,因此,积极研究吸附剂脱除汞的机理,对减轻汞对生态环境的污染有重大意义。   本文利用FLUENT软件中k-ε湍流模型,对活性炭喷入前的电除尘器(ElectrostaticPrecipitator,ESP)流场与活性炭颗粒喷入后流场内单质汞的吸附进行研究,并与试验结果进行了比较和分析。本文的主要工作和成果如下:   1.针对活性炭颗粒与烟气混合的气固两相流进行流场模拟。本文利用流体计算软件FLUENT,建立了三维稳态数学模型,运用了离散相模型对电除尘器内的等温气固两相流的固体颗粒在流场中分布情况进行数值模拟。   2.通过使用不同烟气喷入速度与不同电场力大小,针对喷入活性炭前的电除尘器,计算得到多种参数下的流场特性。模拟结果表明,增大烟气流速会减小烟气中飞灰颗粒在流场中的停留时间与沉降效果,增大电场力可以增大飞灰的沉降效果,但是减小颗粒停留时间。   3.建立了活性炭吸附剂颗粒表面汞吸附传质模型,针对喷入活性炭后的电除尘器进行模拟研究,模拟活性炭喷入量的变化对汞吸附效率的影响。模拟结果显示活性炭喷入量增大有利于颗粒对汞的吸附,但是喷入量与汞吸附效率并不成正比,达到一定的喷入量后,汞吸附效率变化不大。通过对比计算值与实验值,分析出现结果偏差的原因,为以后改进计算做准备。   4.烟气速度、电场力及活性炭喷射量对流场内汞吸附效率影响的研究为实际工程应用提供可靠的理论支持与数据参考,为实际工程中高效节能做出一定的贡献。
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